第一章_汽輪機的工作原理.ppt

1、電廠汽輪機,第一節(jié)概述,汽輪機以蒸汽為工質，將熱能轉變?yōu)闄C械能，為發(fā)電機發(fā)電提供機械能。 火力發(fā)電廠三大主要設備之一，單機功率大、效率高、運行平穩(wěn)、使用壽命長,一. 汽輪機的工作原理,汽輪機內的能量轉換 一定壓力和溫度的蒸汽流經(jīng)固定不動的噴嘴，并在其中膨脹，蒸汽的壓力、溫度不斷降低，速度不斷增加，使蒸汽的熱能轉化為動能 。,蒸汽熱能,氣流的動能,軸的機械能,噴嘴,動葉,一、汽輪機的工作原理,1軸,2葉輪,3動葉柵,4噴嘴,單級沖動式汽輪機工作原理結構立體圖,“級”是汽輪機中最基本的工作單元。在結構上它是由靜葉（噴嘴）和對應的動葉所組成；一列固定的噴嘴和與它配合的動葉片構成了汽輪機的基本作功單元

2、，稱為汽輪機的“級”,（一）沖動作用原理,沖動力的定義：根據(jù)力學知識，當一運動物體碰到另一個靜止的物體或者運動速度低于它的物體時，就會受到阻礙而改變其速度的大小或方向，同時給阻礙它的物體的一個作用力 特點：蒸汽僅把從噴嘴中獲得的動能轉變?yōu)闄C械功，蒸汽在動葉通道中不膨脹，動葉通道不收縮,噴嘴出口處：蒸汽以相對速度w1進入動葉通道，由于受到動葉的阻礙，汽流方向不斷改變，最后以相對速度w2流出動葉通道， 在流道中蒸汽對動葉產(chǎn)生一個輪周方向的沖動力F1，該力對動葉作功使動葉轉動,蒸汽流過無膨脹動葉通道時速度的變化,（一）沖動作用原理,反動力定義：蒸汽在動葉汽道內膨脹時對動葉的作用力。根據(jù)動量守恒定律，

3、當氣體從容器中加速流出時，要對容器產(chǎn)生個與流動方向相反的力。 基本特點：蒸汽在動葉流道中不僅要改變方向，而且還要膨脹加速，從結構上看動葉通道是逐漸收縮的。,（二）反動作用原理,從作用力方面分析原理,蒸汽流經(jīng)級時先在噴嘴中膨脹壓力降低，速度增加一方面通過速度方向的改變，產(chǎn)生沖動力F1 蒸汽在動葉中繼續(xù)膨脹，壓力降低，所產(chǎn)生的焓降轉化為動能造成動葉出口的相對速度w2大于進口相對速度w1，使汽流產(chǎn)生了作用于動葉上的與汽流方向相反的反動力Fr。 在蒸汽的沖動力和反動力合力作用下推動動葉旋轉作功。,動葉通道是逐漸收縮的,基本概念 級滯止理想焓降：0點是級前的蒸汽狀態(tài)點，0*點是汽流被等熵滯止到初速等于零

4、的狀態(tài)，p1、p2分別為噴嘴出口壓力和動葉出口壓力，蒸汽在級內從滯止狀態(tài)0*等熵膨脹到p2時的焓降稱為級的滯止理想焓降 級理想焓降：蒸汽在級內從0點等熵膨脹到p2時的焓降 稱為級的理想焓降。,二、反動度和級的類型,二、反動度和級的類型,汽輪機的反動度 蒸汽在動葉通道內膨脹時的理想焓降hb， 和在整個級的滯止理想焓降ht* 之比，即,反動度,反動度：表示蒸汽在動葉通道內膨脹程度大小的指標。 它等于蒸汽在動葉通道中的理想焓降與噴嘴的滯止理想焓降和動葉通道中理想焓降之和的比值 級的平直徑處（即1/2葉高處）的反動度用m表示，其表達式為：,（二）汽輪機級的類型和特點 1.按反動度的大小進行分類 2.按

5、通流面積是否隨負荷而變分類 3.按蒸汽的動能轉換為轉子機械能的過程分類,級的類型及特點,汽輪機的級可分為沖動級和反動級兩大類 沖動級 沖動級又分：純沖動級、帶反動度的沖動級速度級 1) 純沖動級：反動度為零的級稱為純沖動級 工作特點：是蒸汽只在噴嘴中膨脹，在動葉通道中不膨脹 結構特點：動葉葉型近似對稱彎曲，作功能力大，但效率比帶反動度的沖動級低。,現(xiàn)代沖動式汽輪機中廣泛采用具有一定反動度的沖動級，簡稱為沖動級 工作特點:蒸汽的膨脹主要噴嘴中進行，在動葉通道中僅有小部分膨脹，產(chǎn)生的反動力較小，主要利用沖動力作功 結構特點：作功能力比反動級的大，效率又比純沖動級高。,帶反動度的沖動級,定義：蒸汽在

6、級中的理想焓降平均分配在噴嘴和動葉通道中的級稱為反動級 工作特點：蒸汽在噴嘴和動葉通道中的膨脹程度相等，作功的力沖動力和反動力各占一半 結構特點：動葉葉型與噴嘴葉型完全相同。反動級的效率高于沖動級，但整級的理想焓降較小。,反動級,調節(jié)級,速度級:為使充分利用余速，在兩列動葉之間裝設列導向葉片，排汽經(jīng)過導向葉片后改變方向，進入第二列動葉繼續(xù)作功。這種級稱為速度級。 復速級：同一葉輪上裝有兩列動葉片的雙列速度級，又稱為復速級。 工作特點：蒸汽主要在噴嘴中膨脹加速：動葉通道和導向葉片通道中基本不膨脹，焓降大、效率較低。用于單級汽輪機和中、小型多級汽輪機的第一級。,復速級,汽輪機的分類,按工作原理分,

7、沖動式汽輪機 反動式汽輪機,按熱力特性分,凝汽式汽輪機 背壓式汽輪機 調節(jié)抽汽式汽輪機 中間再熱式汽輪機,凝汽式汽輪機,特點：在汽輪機中作功后的排汽，在低于大氣壓力的真空狀態(tài)下進入凝汽器凝結成水。,火電廠中普遍采用的專為發(fā)電用的汽輪機。凝汽設備主要由凝汽器、循環(huán)水泵、凝結水泵和抽氣器組成。汽輪機排汽進入凝汽器，被循環(huán)水冷卻凝結為水，由凝結水泵抽出，經(jīng)過各級加熱器加熱后作為給水送往鍋爐。 汽輪機的排汽在凝汽器內受冷凝結為水的過程中，體積驟然縮小，因而原來充滿蒸汽的密閉空間形成真空，這降低了汽輪機的排汽壓力，使蒸汽的理想焓降增大，從而提高了裝置的熱效率。汽輪機排汽中的非凝結氣體(主要是空氣)則由抽

8、氣器抽出,以維持必要的真空度。 汽輪機最常用的凝汽器為表面式。冷卻水排入冷卻水池或冷卻水塔降溫后再循環(huán)使用?？拷?、河、湖泊的電廠，如水量充足，可將由凝汽器排出的冷卻水直接排入江、河、湖泊，稱為徑流冷卻方式。但這種方式可能對河流湖泊造成熱污染。嚴重缺水地區(qū)的電廠，可采用空冷式凝汽器。但它結構龐大，金屬材料消耗多，除列車電站外，一般電廠較少采用。老式電廠中，有的采用混合式凝汽器，汽輪機排汽與冷卻水直接混合接觸冷卻。但因排汽凝結水被冷卻水污染，需要處理后才能作為鍋爐給水，已很少采用。 運行特性凝汽式汽輪機的排汽壓力對運行經(jīng)濟性有明顯影響。影響凝汽器真空度的主要因素是冷卻水進口溫度和冷卻倍率。前者與

9、電廠所在地區(qū)、季節(jié)及供水方式有關；后者表示冷卻水設計流量與汽輪機排汽量之比。冷卻倍率大，可獲得較高真空度。但冷卻倍率增大的同時增加了循環(huán)水泵的功耗和設備投資。一般表面式凝汽器的冷卻倍率設計為60120。 由于凝汽式汽輪機循環(huán)水的需要量很大，水源條件成為電廠選址的重要條件之一。,理想情況下表面式凝汽器的凝水溫度應與排汽溫度相同，被冷卻水帶走的熱量僅為排汽的汽化潛熱。但實際運行中，由于排汽流動阻力及非凝結氣體的存在，導致凝結水溫度低于排汽溫度，兩者的溫差稱為過冷卻度。冷卻水管布置不當，運行中凝結水位過高而浸泡冷卻水管,均會加大過冷卻度。正常情況過冷卻度應不大于12。 排汽壓力與機組功率降低凝汽式汽

10、輪機的排汽壓力,雖可提高熱效率，但因排汽比容增大,汽輪機末級通流面積和葉片需要相應增大,這加大了制造成本,使加工困難。因此，最佳排汽壓力需通過技術經(jīng)濟綜合分析確定。目前一般凝汽式汽輪機排汽壓力取為0.0040.006兆帕。 汽輪機功率決定于蒸汽流量。凝汽式汽輪機可通過的最大流量決定于末級葉片長度。由于葉片越大，離心力越大,這使它受到材料強度的限制。目前,末級葉片最大長度可達10001200毫米，葉片頂端最大允許圓周速度為550650米/秒,單排汽口極限功率約為100120兆瓦。低壓缸采用分流式結構可提高單機功率。到80年代末，常規(guī)火電廠最大凝汽式單機功率，雙軸機組為1300兆瓦，單軸機組為80

11、0兆瓦。 凝汽式機組設計為低轉速（1500或1800轉/分）時，可提高極限功率，但這又使汽輪機尺寸及材料消耗增加，因為汽輪機總重量與轉速的三次方成反比。因此，除核電站為適應低參數(shù)、大流量特點，常采用低速汽輪機外，中國火力發(fā)電廠均采用3000轉/分汽輪機,背壓式汽輪機,特點：是排汽直接用于供熱，沒有凝汽器。當排汽作為其它中低壓汽輪機的工作蒸汽時，稱為前置式汽輪機。,抽汽背壓式,排汽壓力大于 0.1兆帕的汽輪機。排汽可用于供熱或供給原有中、低壓汽輪機以代替老電廠的中、低壓鍋爐。后者又稱為前置式汽輪機，它不但可以增加原有電廠的發(fā)電能力，而且可以提高原有電廠的熱經(jīng)濟性。供熱用背壓式汽輪機的排汽壓力設計

12、值視不同供熱目的而定；前置式汽輪機的背壓常大于 2兆帕，視原有機組的蒸汽參數(shù)而定。排汽在供熱系統(tǒng)中被利用之后凝結為水，再由水泵送回鍋爐作為給水。一般供熱系統(tǒng)的凝結水不能全部回收，需要補充給水。 背壓式汽輪機發(fā)電機組發(fā)出的電功率由熱負荷決定，因而不能同時滿足熱、電負荷的需要。背壓式汽輪機一般不單獨裝置，而是和其他凝汽式汽輪機并列運行，由凝汽式汽輪機承擔電負荷的變動，以滿足外界對電負荷的需要。前置式汽輪機的電功率由中、低壓汽輪機所需要的蒸汽量決定。利用調壓器來控制進汽量，以維持其排汽壓力不變；低壓機組則根據(jù)電負荷需要來調節(jié)本身的進汽量，從而改變前置式汽輪機的排汽量。因此，不能由前置式汽輪機直接根據(jù)

13、電負荷大小來控制其進汽量。 由于供熱背壓式機組的發(fā)電量決定于熱負荷大小，宜用于熱負荷相對穩(wěn)定的場合，否則應采用調節(jié)抽汽式汽輪機。 背壓式汽輪機的排汽壓力高,蒸汽的熱降較小,與排汽壓力很低的凝汽式汽輪機相比，發(fā)出同樣的功率，所需蒸汽量為大，因而背壓式汽輪機每單位功率所需的蒸汽量大于凝汽式汽輪機。但是，背壓式汽輪機排汽所含的熱量絕大部分被熱用戶所利用，不存在冷源損失，所以從燃料的熱利用系數(shù)來看，背壓式汽輪機裝置的熱效率較凝汽式汽輪機為高。由于背壓式汽輪機可通過較大的蒸汽流量，前幾級可采用尺寸較大的葉片，所以內效率較凝汽式汽輪機的高壓部分為高。 在結構上，背壓式汽輪機與凝汽式汽輪機的高壓部分相似。背

14、壓式汽輪機多采用噴嘴調節(jié)配汽方式，以保證在工況變動時效率改變不大。因背壓機常用于熱負荷較穩(wěn)定的場合，一般采用單列沖動級作為調節(jié)級。,調節(jié)抽汽式汽輪機特點：從汽輪機某級后抽出具有一定壓力的蒸汽對外供熱，其余排汽仍進入凝汽器。 中間再熱式汽輪機特點：進入汽輪機的蒸汽膨脹到某一壓力后，被全部抽出送往鍋爐的再熱器進行再熱，再返回汽輪機繼續(xù)膨脹作功。中間再熱式汽輪機就是蒸汽在汽輪機內做了一部分功后，從中間引出，通過鍋爐的再熱器提高溫度（一般升高到機組額定溫度），然后再回到汽輪機繼續(xù)做功，最后排入凝汽器的汽輪機。,由汽輪機中間級抽出一部分蒸汽供給用戶，即在發(fā)電的同時還供熱的汽輪機。根據(jù)用戶需要可以設計成一

15、次調節(jié)抽汽式或二次調節(jié)抽汽式。 一次調節(jié)抽汽式汽輪機又稱單抽汽式汽輪機。由高壓部分和低壓部分組成，相當于一臺背壓式汽輪機與一臺凝汽式汽輪機的組合。新汽進入高壓部分作功，膨脹至一定壓力后分為二股，一股抽出供給熱用戶，一股進入低壓部分繼續(xù)膨脹作功，最后排入凝汽器。抽汽壓力設計值根據(jù)熱用戶需要確定，并由調壓器控制，以維持抽汽壓力穩(wěn)定。單抽汽式汽輪機的功率為高、低壓部分所生產(chǎn)功率之和，由進汽量和流經(jīng)低壓部分蒸汽量所決定。調節(jié)進汽量可以得到不同的功率。因此，在一定范圍內，可同時滿足熱、電負荷需要。單抽汽式汽輪機在供熱抽汽量為零時，相當于一臺凝汽式汽輪機；若將進入高壓缸的蒸汽全部抽出供給熱用戶，則相當于一

16、臺背壓式汽輪機。但實際運行中，為了冷卻低壓缸，帶走由于鼓風摩擦損失所產(chǎn)生的熱量，必須有一定量的蒸汽流過低壓部分進入凝汽器，所需最小流量約為低壓缸設計流量的10。,二次調節(jié)抽汽式汽輪機又稱雙抽汽式汽輪機?？梢酝瑫r滿足不同參數(shù)的熱負荷。整個汽輪機分為高、中、低壓 3部分。新汽進入高壓部分作功，膨脹到一定壓力，抽出一部分蒸汽供給熱用戶；另一部分進入中壓部分繼續(xù)膨脹作功后，再抽出一部分供暖，其余蒸汽經(jīng)過低壓部分排入凝汽器。 雙抽汽式汽輪機的工況圖是按照一定的典型系統(tǒng)和額定參數(shù)繪制的。若汽輪機運行條件不同于繪制工況時，應進行適當修正。調節(jié)抽汽式汽輪機各缸均單獨設置配汽機構，分別控制各缸進汽量。中、低壓缸

17、配汽機構有調節(jié)閥和旋轉隔板兩種形式。功率較小的抽汽機組采用旋轉隔板形式有利于設計成單缸結構；高壓缸則普遍采用噴嘴調節(jié)方式，調節(jié)級多數(shù)為雙列級，以保證有足夠大的通流能力。 雙抽汽式汽輪機在高、低壓缸流量均接近設計值時具有較高的發(fā)電經(jīng)濟性。由于熱負荷的變化，有時流經(jīng)各缸的流量差別很大，在某些工況下發(fā)電經(jīng)濟性較低。因此，調節(jié)抽汽式汽輪機應根據(jù)主要熱負荷情況進行設計，合理分配各缸流量，以保證長期運行中有較高經(jīng)濟性。合理選定抽汽壓力對機組經(jīng)濟性有明顯影響，在滿足熱用戶前提下，應盡量降低抽汽壓力。早期生產(chǎn)的供暖抽汽機組，抽汽壓力為0.120.25兆帕，近年已將下限降為0.07兆帕。,按主蒸汽壓力分, XX

18、 - XX - XX,變型設計次序,蒸汽參數(shù),額定功率,型 式,例：N300-16.7/537/537-2型汽輪機 300MW凝汽式汽輪機,主蒸汽壓力為16.7MPa，溫度為537C,再熱蒸汽溫度537C,中間再熱凝汽式汽輪機，屬第二次變型設計,汽輪機的型號,汽輪機型式代號見下表,汽輪機型號中蒸汽參數(shù)表示法,第二節(jié) 汽輪機的工作過程,對蒸汽在汽輪機中的流動作以下假設：略去蒸汽的粘性，并假定蒸汽在葉柵通道內的流動是一元、穩(wěn)定的絕熱流動。 一、可壓縮流體一元流動的基本方程： 連續(xù)性方程： 微分形式：,運動方程：,能量方程：,狀態(tài)方程：,二、蒸汽在噴嘴中的膨脹過程 蒸汽在噴嘴中的膨脹過程 （一）噴嘴

19、中的汽流速度 1.噴嘴出口汽流的理想速度： 可由能量方程求得,2. 臨界速度和臨界壓力比 臨界狀態(tài)：汽流速度等于當?shù)匾羲俚臓顟B(tài) 臨界壓力比：臨界壓力與滯止初壓之比 即,3.噴嘴出口汽流實際速度： c1=c1t -噴嘴速度系數(shù) 噴嘴的動能損失:,噴嘴的能量損失系數(shù):,影響速度系數(shù)的因素有：噴嘴高度、葉型、汽道形狀、表面粗糙度、前后壓力等。 速度系數(shù)與葉高的關系曲線如下圖：,（二）噴嘴截面積的變化規(guī)律 當噴嘴內流動為亞音速流動時，M1，汽道的截面積隨著汽流加速而逐漸增大，稱為漸擴噴嘴 當噴嘴內汽流速度等于當?shù)匾羲贂r，M=1，噴嘴截面積達最小值，稱為臨界截面積或候部,（三）噴嘴流量計算,1.噴嘴的理

20、想流量:,噴嘴的臨界流量噴嘴所能通過的最大流量。,上式中 ： 僅與蒸汽性質有關的系數(shù)，對過熱蒸汽 =0.667，對飽和蒸汽 =0.635。,式中：,n 為噴嘴的流量系數(shù)，其大小與噴嘴的幾何參數(shù)、汽體參數(shù)及汽體物理性質等因素有關，另外還與噴嘴出口的實際密度與等熵密度之比有關。 下圖為實驗得到的流量系數(shù)曲線。由圖可知： 過熱蒸汽區(qū)：,令,，則有,濕蒸汽區(qū)：,2.通過噴嘴的實際流量,考慮了流量系數(shù)后，實際臨界流量公式為：,與n的關系繪成如圖 所示的曲線。計算時，先在圖上查 取 值，然后利用下式計算：,（四）蒸汽在噴嘴斜切部分中的流動,1.蒸汽在斜切部分中的膨脹 在汽輪機級中，為了保證噴嘴出口對汽流的

21、良好導向作用，必須在出口截面之外有一段斜切部分，這種噴嘴稱為斜切噴嘴，如圖所示。,斜切部分對汽流的影響如下： 當ncr 時，AB截面上的流速小于或等于音速，壓力與噴嘴背壓相等，斜切部分不膨脹。此時,當n cr 時，喉部截面上的流速等于臨界速度，壓力為臨界壓力，蒸汽在斜切部分繼續(xù)膨脹，從而獲得超音速汽流。且汽流方向發(fā)生偏轉。 縮放噴嘴：,A.噴嘴斜切部分膨脹的極限工況： 最后一條特性線與AC重合時的工況。 B.汽流在斜切部分偏轉的原因：由圖1-17（b）解釋。,2.斜切部分汽流偏轉角的近似計算,可利用連續(xù)性方程求解，即通過最小截面的流量應與出口截面的流量相等。,最小截面：,出口截面:,在實際結構

22、中，lnln，所以：,對等熵流動，有以下等式成立：,所以：,3.極限壓力計算,或,斜切部分的膨脹達極限時，馬赫角與汽流角和偏轉角之和相等，于是有：,而,所以：,所以：,3.斜切部分的膨脹極限與極限壓力,噴管斜切部分能夠膨脹到的最低壓力稱為噴管的極限壓力,三、蒸汽在動葉柵中的流動,重點：蒸汽動能到葉輪機械能的轉換。 目標：確定蒸汽在動葉通道進口和出口的速度變化與所做功的定量關系。 一、動葉柵的進出口速度三角形 絕對速度c：蒸汽相對于噴嘴的速度； 相對速度w：蒸汽相對于動葉的速度； 圓周速度u：葉輪旋轉的圓周速度。,1.動葉進口速度三角形 2.動葉柵出口的汽流相對速度 3.動葉出口速度三角形,一、

23、蒸汽作用在動葉片上的力和輪周功率,第三節(jié) 級的輪周效率與輪周效率,.蒸汽作用在動葉片上的力：可由牛頓第三定律和動量方程求得。如圖所示。將汽流力分解為周向分力Fu 和軸向分力Fz 。則，,或,或,蒸汽對動葉片的總作用力Fb為：,2.輪周功率 單位時間內圓周力Fu在動葉片上所做的功，它等于圓周力Fu于動葉圓周速度u的乘積，稱為輪周功率，其表達式為：,或,1Kg蒸汽所作的輪周功，稱為級的作功能力，其大小為：,或,在葉片的進出口速度三角形中應用余弦定理，即可得到輪周功率的另一種表達形式：,二、級的輪周效率 定義：蒸汽在輪周上所做之功與整個級所消耗的蒸汽理想能量（級的理想能量）之比，即,E0-級的理想能

24、量，它包括熱能和動能兩部分，其表達式為,三、速度比及其與輪周效率的關系,速度比：輪周速度u與噴嘴出口汽流速度c1之比。用x1表示，即x1=u/c1 。 研究速度比與輪周效率關系的目的在于根據(jù)不同級的特點，分析速度比對輪周效率的影響，并確定最佳速度比。 （一）純沖動級的速度比與輪周效率 1.余速不利用：,對純沖動級，,余速不利用，則,，則有,輪周效率的表達式為：,應用速度三角形，上式變?yōu)椋?由上式可見： 對 u 的影響最大。提高 和 及降低1 和 2 均可提高 u 。一旦噴嘴及動葉型線確定后，這些參數(shù)也就隨之而定，唯有x1可以選擇： （1）當x1=0時， u 0。 （2）當 x1=cos 1 時

25、， u 0 。 （3）所以，當x1從零變化到 cos 1 的過程中，必存在一個使 u 達最大值的速度比。即最佳速度比。,最佳速度比：輪周效率最高時的速度比。用(x1)op 表示。 求解方法：函數(shù)求極值法和速度三角形法。 函數(shù)求極值法：將u 的表達式對x1求導，并令其為零即可得最佳速度比的值。即,可求得最佳速度比：,速度三角形法：對純沖動級，2 1 ，w2w1，則在相同的1 和c1下，改變x1 ，就可作出如圖1-25所示的速度三角形。,由圖可知：當290 時，c2最小，輪周效率最高，此時的速度比即為最佳速度比。由（b）圖可知：,最佳速度比的物理意義為：使動葉出口的絕對速度c2的方向角 290 ，

26、即軸向排汽，從而使c2值最小，輪周效率最高時的速度比。,速度比x1與輪周效率 的關系可繪制成如下圖所示的曲線。它是一條拋物線。其中：,不隨速度比的變化而變化。,隨速度比的增大而減小。,隨速度比的增大先逐漸減小，達到最小值后又逐漸增大。,2.余速利用： 最佳速度比： 余速利用對輪周效率的影響：如圖126所示。 提高了級的輪周效率。 中間級效率曲線在最大值附近變化平穩(wěn)。 使最佳速度比增大。,理想速度比xa：,Xa與x1的關系為：,最佳理想速度比：,（二）反動級的速度比與輪周效率的關系,由于反動級的噴嘴葉型和動葉葉型相同，反動級的余速基本上都能得到利用，即 0 11 根據(jù)最佳速度比的物理意義可得反動

27、級在最佳速度比下的速度三角形如圖127所示。由圖可得最佳速度比為,uc1u,u,c1,w2=c1,w1=c2,用解析法求反動級的最佳速度比：,利用速度三角形簡化為：,利用余弦定理代換得：,為得到u 的最大值，須使,得：,將 u 與x1、xa的關系繪成如圖1-28所示的曲線。,對于不同反動度的級，其最佳速度比在不同的余速利用系數(shù)下隨反動度的變化規(guī)律如圖1-29所示。,最大。令：,圖128,圖129,一、級內損失,級內損失主要有葉柵損失、余速損失、扇形損失、葉輪摩擦損失、部分進汽損失、漏汽損失、濕汽損失等 （一）葉柵的幾何參數(shù)及葉柵損失 反映葉柵幾何特性的主要參數(shù)有葉柵的平均直徑、葉片高度、葉柵節(jié)

28、距、葉柵寬度B、葉型弦長、出口邊厚度、進口邊寬度、出口邊寬度等。,第四節(jié) 汽輪機的級內損失和級效率,平面葉柵的汽流流動損失包括： 1.葉型損失 （1）附面層中的摩擦損失 （2）附面層分離時的渦流損失 （3）尾跡損失 2.沖波損失 3.葉端損失 （1）端部附面層中的摩擦損失 （2）二次流損失,（二）余速損失 （三）扇形損失,（四）葉輪摩擦損失,(五) 部分進汽損失 如果將噴嘴布置在隔板（或蒸汽室）的整個圓周上，使蒸汽沿整個圓周進汽，這種進汽方式稱為全周進汽。 為了增高噴嘴的高度，則將噴嘴布置在部分圓周上，使蒸汽沿部分圓弧進汽，這種進汽方式稱為部分進汽。,(六)漏汽損失,(七)濕汽損失 (1)濕蒸

29、汽在噴嘴中膨脹加速時，一部分蒸汽凝結成水滴，使作功的蒸汽量減少。 (2)由于水滴本身不膨脹加速，所以懸浮在蒸汽中的水滴是依靠蒸汽帶動的，因此主汽流要消耗一部分動能。,（3）水滴進入動葉時正好沖擊在動葉進口邊背弧上，阻止了葉輪的旋轉，從而消耗了一部分輪周功去克服這個阻力，造成損失 (4)濕蒸汽在噴嘴中膨脹時，由于汽態(tài)變化非?？?，蒸汽的一部分還來不及凝結成水，汽化潛熱沒有釋放出來，形成了過飽和蒸汽或稱過冷蒸汽，致使蒸汽的理想焓降減小，形成過冷損失。,為了提高濕蒸汽級的效率和防止動葉被水滴侵蝕損壞，常采用下列兩種方法：一是采用去濕裝置，減少濕蒸汽中的水分；二是提高動葉的抗侵蝕能力。,二、汽輪機級的相

30、對內效率和內功率,三、級內損失對最佳速比的影響 級內損失使級的相對內效率的最大值低于輪周效率的最大值，而且還會使最佳速比值減小，即相對內效率最高時的最佳速比小于輪周效率最高時的最佳速比。,第五節(jié) 級的熱力設計原理,一、葉型的選擇 二、級的特性參數(shù)的確定,三、級的某些結構因素對效率的影響,1.蓋度 蓋度的采用一方面能適應汽流徑向擴散的要求，使汽流較好地進入動葉通道，減少葉頂漏汽損失；另一方面防止由于制造和裝配上的誤差，使動靜葉錯位而造成噴嘴出口汽流撞擊在圍帶和葉根上，產(chǎn)生額外的損失。但是如果蓋度太大，將使汽流突然膨脹，以致在動葉頂部和根部產(chǎn)生很大的徑向分速度，形成旋渦，降低級的效率，因此應有一個最佳蓋度。,2動靜葉之間的軸向間隙 從安全、經(jīng)濟兩方面考慮確定開式軸向間隙的取值 閉式軸向間隙的增大對級效率的影響有兩方面，一方面使噴嘴出汽邊到動葉進汽邊之間的軸向距離增大，可減小噴嘴出口尾跡的影響，從而使動葉進口的汽流趨于均勻，這有利于級效率的改善；另一方面使汽流運動的距離增長，因而增加了汽流與汽道上下端面之間的摩擦，這不利于級效率的提高。因此，閉式間隙存在一個較佳的范圍,3徑向間隙 4葉片寬度,